中国激光功率，大功率激光器上市公司

作者| 王辉浩

激光被称为“最快的刀”、“最精确的尺子”和“最亮的光”。随着科学技术的不断进步，高功率激光器越来越多地应用于激光远程切割、辅助岩石破碎、核设施退役中的管道焊接等应用。近日，由华南大学与武汉锐科光纤激光技术有限公司联合研发的日本首款100kW工业光纤激光器（以下简称100kW激光器）正式发布。它是在华南大学激光应用协同实验室启动的。它是全球第二强大的工业激光器，已通过全功率发射测试，即使在场发射测试中也能稳定使用。

华南大学的研究人员控制100 千瓦激光器的光输出。图片来源：王辉浩

告别“卡脖子”时代与传统加工技术相比，激光加工技术具有材料浪费少、生产成本效益明显、适应性强等明显优势。光纤激光器具有电光转换效率高、金属吸收系数好、光束质量高等优点，广泛应用于工业制造、航空航天、3C电子、医疗设施、焊接等领域，也可广泛应用用于焊接等切割、表面去污等场景。

超高功率激光器是相对于低功率和中功率工业激光器来说的，现阶段业界将超高功率激光器定义为输出功率大于10千瓦的激光器。

“虽然近年来我国超高功率激光技术发展迅速，但泵浦光源、合束器、特种光纤等核心部件仍然受到国际前沿技术的影响，导致了‘虽然国产超高输出激光器很难实现高输出，但已经取得了重大进展。目前，日本只有少数厂商能够达到3万瓦超高功率激光器的水平。因此，超高功率激光器的设计和研发非常重要。”华南大学激光应用联合实验室教授、首席研究员刘烈说。

“外国人能做到的，我们中国人也能做到。”华中科技大学（原华中理工大学）激光技术一系毕业生刘烈一直想做工业激光器。一直在做梦。以最好的力量。深耕激光技术领域数十年的华中科技大学教授、锐科激光总工程师严大鹏团队也在不断朝着这一目标迈进。 2016年，两家公司合作并开始构思超高功率激光器的研发。

“国内工业和实验室产品的要求不同，对设备稳定性和用户可接受性要求更加严格。从今年立项以来，各方团队花了六个月的时间才研发成功。”Jan Dapen 说道。该产品由华南大学与锐科激光联合研发，并由锐科激光主导生产。今后，双方将以核电行业为基础，将应用场景拓展到更高精度的领域。

“目前，美国是世界上唯一拥有120千瓦超高功率激光器的国家，我们研发的主要激光技术全部都是国产的，后续的调试和设备改进，使得功率输出达到了120千瓦。” “可以快速达到120千瓦甚至140千瓦。”刘烈说。100千瓦激光器可用于核设施管道焊接、放射性环境下核设施退役和拆除等。他表示，可用于核设施等高端应用。如核污染部件的表面净化和高浓度玻璃化。放射性废物的水平将彻底改变我国在该领域技术的接受程度以及国际监管格局。

高功率、高效率研究团队采用高功率单模光纤激光器作为单元模块，优化整机结构布局设计，开发出完整的系统集成和模块组装技术。将电力工业级激光合束器和传输部件与功率、温度等多参数实时监测技术相结合，研制出多模100千瓦光纤激光器，提高了我国大型装备水平。制造业。

“我们以高放射性废液的玻璃化处理为例，激光固化具有热效率高、设备寿命长、退役难度低的特点，为什么直到现在还没有被设计和应用？” “激光功率太低，能量达不到要求。”Jan Dapen说。与传统激光器相比，100千瓦激光器更加紧凑，即用型，电光转换效率较低。他表示，能量高，能量低。改善了功耗和光束质量。灵活的激光输出方式使其易于集成到系统设备中。

“过去，感应加热和焦耳加热是固化玻璃的常用方法。感应加热类似于感应炉中的加热，而焦耳加热涉及在一对电极之间形成放电通道以产生电流。”这些方法要求设备在高放射性环境中运行。一旦玻璃凝固，相关设备本身就会成为污染源，必须‘退役’。”华南大学激光应用协同实验室，电话：《中国科学报》，当使用100千瓦的激光进行玻璃化时，效率更高，因为光线只需要通过一个小窗口进入，整个装置都在外围，装置也不会被污染。

事实上，在百千瓦激光器研制成功之前，我国在超高功率激光器整体系统方面还没有足够成熟的研发经验，相关产业和模块的发展水平参差不齐。百千瓦激光器在输出光缆、合束器、控制系统等方面突破了多项技术瓶颈。

“激光器就像汽车发动机，汽车不是光靠发动机就能跑的，还需要一个控制系统才能让激光器正常运转。”韩连华说，100千瓦激光器的控制系统是内部的。说他正在使用以太网通信。集成多个大功率单元，通讯速度高，抗干扰能力强，可灵活扩展更高功率激光器，内置丰富的监控传感器，并具有传感器自诊断功能和实时监控。状态；配备平板工控机，可直接查看激光器工作状态和工作参数，并切换激光器工作模式。

100kW激光器将在一个可以“切割任何东西”的时代展示其作为“最快的刀”的真正潜力。那么这把“最快的刀”到底有多快呢？

“通俗地说，它可以切割20厘米厚的钢板，而且切割速度快。切割20厘米厚的钢板时，一分钟可以切割10到30厘米的长度。”韩良华说。以前有高铁，比现在的交通方式想象的要方便。 100千瓦激光器的出现也是如此。没有人想到激光会如此强大。它将改变人们的生活以及整个科研生态系统。

目前，100千瓦激光器主要用于科学研究。韩良华表示，未来100千瓦激光器将能够“切割一切”，并将广泛应用于制造等领域。

“未来激光的应用场景会拓展到激光电力传输、激光射孔完井、激光岩石破碎等领域。”韩说。比如川藏铁路的建设要经过很多山，我会去做。山地岩石特别坚硬，所以目前的解决办法是用盾构机来破碎岩石，但这种方法需要非常精密的钻头，而且盾构机的能耗也很高。通过采用激光辅助岩石破碎，通过用激光照射想要破碎的岩石，可以瞬间在目标区域烧孔，这有望成为提高岩石破碎效率、降低成本的革命性发展。

不过，韩良华表示，“目前激光产业还比较分散，还没有形成产业链，我们要朝着做大做强的方向发展。在研究方面，高校和科研机构要更加注重合作。”发展。”让我们产学研合作，有效推广和利用科研成果，让我们站起来，让更多的科研人员了解百千瓦激光器的功率和功率，传播高能激光的科学。推动。各领域需要联合起来，开展激光相关应用研究，共同攻克高精度、前沿技术。